電阻應變儀規(guī)范

1本規(guī)程適用于電阻應變計作為傳感元件測量應變或其它物理參數(shù)的電阻應變儀，以及具有應變測量功能的數(shù)據(jù)采集器等儀器(以下統(tǒng)稱應變儀)的首次檢定、后續(xù)檢定和應變儀是測量結(jié)構及材料在荷載作用下變形的應力分析儀器。如果配用相應的傳感器，也可測量力、壓力、扭矩、位移、振幅等物理量或物理量變化過程。它是實驗應力分析的可靠工具。應變儀按其測量應變變化頻率范圍可分為靜態(tài)應變儀和動態(tài)應變儀。而按供橋電壓的不同，又可分為直流供橋型和交流供橋型。3計量性能要求3.1準確度級別及技術指標3.1.1靜態(tài)應變儀各級別的技術指標應符合表1規(guī)定。級別靈敏系數(shù)(K)零點漂移(4h)示值穩(wěn)定性(4h)3.1.2動態(tài)應變儀各級別的技術指標應符合表2規(guī)定。級別±0.2籠2應變儀的電容平衡范圍應不小于2000pF。動態(tài)應變儀除本身頻響特性(如直通F)外，一般還具備可選多個截止頻率的低通濾波器，低通濾波器的截止頻率是指傳輸系數(shù)下降3dB的頻率。應變儀的結(jié)構應牢固可靠，儀器面板和外殼無明顯的機械損傷，各項標志應齊全、清晰。在應變儀的面板或外殼上應有銘牌，銘牌內(nèi)容應符合有關標準規(guī)定。應變儀所有的撥動開關、按鍵開關或程控開關應接觸良好、定位準確。計量器具控制包括：首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢驗。標準模擬應變量校準器：其最大允許誤差絕對值應不大于被檢應變儀最大允許誤差絕對值的1/3,測量范圍(0～10?)μe,最小步進值為0.1μe,工作頻率范圍(0～50)(1)標準模擬應變量校準器：其最大允許誤差絕對值應不大于被檢應變儀最大允許誤差絕對值的1/3,測量范圍(0～10)με,最小步進值為0.1μe,工作頻率范圍(0~(2)數(shù)字電壓表：直流電壓測量最大允許誤差不超過±0.01%,交流電壓測量最大允許誤差不超過±0.1%,最大工作頻率應大于100kHz。(3)標準信號發(fā)生器(檢定直流供橋型應變儀頻響時使用):0.1Hz~1MHz,應能輸出1mV電壓。(4)應變儀頻率響應測量儀(檢定交流供橋型應變儀頻響時使用):20Hz～10kHz;幅頻特性誤差(±0.3~±1)%,相頻特性≤3°。(5)交流電阻箱：最大允許誤差±0.05%,測量范圍(0～10)kΩ,最小步進值5.1.2.2相對濕度：(30~80)%。35.1.2.3電源電壓：(220±22)V,頻率：(50±0.5)Hz。5.2檢定項目檢定項目見表3。檢定項目首次檢定后續(xù)檢定外觀十++++++++++++++++++一++非線性誤差+十+ +十+十4+++++++++++十+++++十+一電阻平衡范圍++一電容平衡范圍++一注：表3中“+”表示應檢項目，“-”表示可不檢項目。5.3檢定方法5.3.1外觀、開關狀態(tài)檢查被檢應變儀的外觀和開關狀態(tài)檢查應符合本規(guī)程第4.1條和4.2條要求。5.3.2靜態(tài)應變儀檢定5.3.2.1檢定連接線路示意圖如圖1所示，按儀器使用說明書規(guī)定的時間進行預熱，然后將靜態(tài)應變儀(靈敏系數(shù)K=2.00)進行零位平衡。圖1為半橋連接方式示意圖，具體的接線方法按儀器使用說明書所規(guī)定的方法連接。圖1中A、C端為電橋電壓端，B、D端為電橋信號輸出端(以下各圖同)。5.3.2.2示值誤差檢定(1)對于指針式靜態(tài)應變儀示值誤差的檢定可采用補償法(檢定連接線路示意圖如圖1所示),首先從被檢應變儀讀數(shù)裝置上讀取零位值a?。然后從被檢應變儀上給出被檢定的標稱值ep,用標準模擬應變量校準器給出與該標稱值大小相近、方向相反的標4BBA準應變值，使被檢應變儀讀數(shù)裝置上的讀數(shù)回到a?,從而得到該標稱值的實際值eg,其正、負應變方向均應檢定。被檢應變儀示值誤差δ按式(1)計算：式中：ep——被檢應變儀的標稱值(μe);eg——標準模擬應變量校準器的示值(μe)。(2)對于數(shù)顯式或計算機控制式靜態(tài)應變儀示值誤差的檢定(檢定連接線路示意圖如圖1所示),可從標準模擬應變量校準器給出標準應變值eg,然后從被檢應變儀讀數(shù)裝置上讀取相應的應變讀數(shù)值ep,其正、負應變方向均應檢定，檢定值的選擇見附錄E。被檢應變儀示值誤差δ、按式(1)計算。5.3.2.3靈敏系數(shù)(K)示值誤差檢定對具有靈敏系數(shù)調(diào)節(jié)盤的靜態(tài)應變儀應進行該項檢定(對于由程序計算靈敏系數(shù)的數(shù)顯式或計算機控制式靜態(tài)應變儀，該項目只需在首次檢定時檢定，以驗證其計算公式是否正確)。檢定連接線路示意圖如圖1所示。(1)將應變儀的靈敏系數(shù)調(diào)節(jié)到K=2.00,進行零位平衡。(2)在K=2.00時，將標準模擬應變量校準器的示值eg置于被檢應變儀基本量程上限值的70%左右，從被檢應變儀讀數(shù)裝置上讀取相應的應變讀數(shù)值εp。(3)每改變靈敏系數(shù)的一個分度值，調(diào)節(jié)并讀取標準模擬應變量校準器的示值em,使被檢應變儀讀數(shù)裝置上仍保持原來K=2.00時的應變讀數(shù)值ep。(4)順序檢定靈敏系數(shù)調(diào)節(jié)盤的每個分度值，每個分度值的實際值K。按式(2)式中：K——靈敏系數(shù)調(diào)節(jié)盤每個分度值的實際值；5Eμ——在K=2.00時，標準模擬應變量校準器的示值(μe);靈敏系數(shù)分度值的誤差δ按式(3)計算：式中：Kp——靈敏系數(shù)調(diào)節(jié)盤每個分度值的標稱值。5.3.2.4穩(wěn)定度檢定(1)零位漂移檢定a.檢定連接線路示意圖如圖1所示，將標準模擬應變量校準器的示值置于零位，進行零位平衡后，從被檢應變儀讀數(shù)裝置上讀取零位值a?。b.在4h內(nèi)，第1小時每隔15min,以后每隔30min,分別從被檢應變儀讀數(shù)裝置上讀取相應的零位值a。被檢應變儀的零位漂移△?按式(4)計算：式中：a?——在4h內(nèi)被檢應變儀讀數(shù)裝置上相應的零位值；a?—t=0(開始檢定時)時被檢應變儀讀數(shù)裝置上的零位值。(2)示值穩(wěn)定性檢定a.檢定連接線路示意圖如圖1所示，進行零位平衡。將標準模擬應變量校準器的示值置于被檢應變儀基本量程上限值，從被檢應變儀讀數(shù)裝置上讀取讀數(shù)值A?。然后將標準模擬應變量校準器的示值置回零位，從被檢應變儀讀數(shù)裝置上讀取零位值a?。b.在4h內(nèi)，第1小時每隔15min,以后每隔30min,重復進行將標準模擬應變量校準器的示值置于被檢應變儀基本量程上限值，從被檢應變儀讀數(shù)裝置上讀取讀數(shù)值A,;然后將標準模擬應變量校準器的示值置回零位，從被檢應變儀讀數(shù)裝置上讀取讀數(shù)值a?的操作。被檢應變儀的示值穩(wěn)定性δs,按式(5)計算；式中：A;——在4h內(nèi)標準模擬應變量校準器的示值置于被檢應變儀基本量程上限值時，被檢應變儀讀數(shù)裝置上相應的各讀數(shù)值；a?——在4h內(nèi)將標準模擬應變量校準器的示值置回零位時(對應于A,),被檢應變儀讀數(shù)裝置上的各零位值或零偏值；A?——在t=0時(開始檢定時)標準模擬應變量校準器的示值置于被檢應變儀基本量程上限值時，被檢應變儀讀數(shù)裝置上的讀數(shù)值；a?——當標準模擬應變量校準器的示值置回零位時(對應于A?),被檢應變儀讀數(shù)裝置上的零位值。由于靜態(tài)應變儀在測量中通常與應變轉(zhuǎn)換箱(或掃描箱)配合使用，所以這些配套設備亦需進行示值誤差檢定。在檢定時，各測量點檢定值的選擇只需在其基本量程內(nèi)按低、中、高的原則選取三個值即可。65.3.3動態(tài)應變儀檢定5.3.3.1檢定連接線路示意圖如圖2所示。將檢定線路連接好后，按儀器使用說明書規(guī)定的時間進行預熱。在開始檢定動態(tài)應變儀時，應先進行零位平衡和靈敏度調(diào)定。(1)零位平衡：按被檢應變儀使用說明書中的操作步驟進行零位平衡。(2)靈敏度調(diào)定：按被檢應變儀使用說明書規(guī)定的指標進行靈敏度調(diào)定。反復進行(1)、(2)項操作，直至達到規(guī)定要求為止。接線盒標準模擬模擬輸出式動態(tài)應變儀Ac電壓表C接線盒動態(tài)應變儀數(shù)據(jù)采集器5.3.3.2示值誤差檢定若被檢應變儀系統(tǒng)由“應變儀+數(shù)據(jù)采集器+計算機”組成，則需進行該項檢定。(1)檢定連接線路示意圖如圖2所示。用標準模擬應變量校準器給出被檢定點的標準應變值εg,從計算機上讀取該應變讀數(shù)值εp。被檢應變儀系統(tǒng)示值誤差6、按式(1)(2)被檢定點的選擇：在被檢應變儀系統(tǒng)各個量程內(nèi)分別按低、中、高的原則選擇幾個具有代表性的示值。5.3.3.3非線性誤差檢定(1)檢定連接線路示意圖如圖2所示。在被檢應變儀的基本量程內(nèi)確定n個檢定點，通常取基本量程上限值的0%,20%,40%,60%,80%,100%。(2)由標準模擬應變量校準器依次給出各檢定點的標準應變值ε;,從被檢應變儀輸出讀數(shù)裝置上讀取各檢定點的輸出讀數(shù)值a,其非線性誤差δ按式(6)計算：a?——檢定開始時的零位值(或零偏值);A?——各檢定點的理論值；7Amx——檢定點為基本量程上限值時的輸出讀數(shù)值減去零位(a?)后的值。A;值由式(7)確定：式中：e,——各檢定點的標準模擬應變值(μe);emu——檢定點為基本量程上限值時的標準模擬應變值(μe)。5.3.3.4標定值誤差檢定若被檢應變儀帶有內(nèi)部標定器時，則需進行該項檢定。檢定連接線路示意圖如圖2所示。檢定方法通常采用替代法和補償法。當然檢應變儀的“標定”與“測量”開關不能共用時，應采用替代法檢定。當被檢應變儀的“標定”與“測量”開關可以共用時，且標定值較大(如>100μe)時，可采用補償法檢定。原則上說，不論“標定”與“測量”開關能不能共用，都可以采用替代法檢定，而在某些場合下采用補償法檢定，操作起來會方便、直觀一些。但當需要進行仲裁檢定時，以替代法檢定為準。(1)用替代法檢定，具體操作步驟：由被檢應變儀內(nèi)部標定器和標準模擬應變量校準器分別給出大小相等、方向相同的應變值，并在被檢應變儀輸出讀數(shù)裝置上讀取各自的讀數(shù)A。和Ag。此時被檢應變儀的衰減量程應放在與被檢定點標稱值相適應的位置，以保證被檢應變儀輸出讀數(shù)裝置上的讀數(shù)能在線性范圍內(nèi)。其標定值誤差δc按式(8)計算：式中：A?——被檢應變儀標定器給出被檢定點標稱值時的輸出讀數(shù)值；A??！粰z應變儀開關置于“標定”時的零位讀數(shù)值(或零偏值);A?——標準模擬應變量校準器給出被檢定點標稱值時的輸出讀數(shù)值；Ag—被檢應變儀開關置于“測量”時的零位讀數(shù)值(或零偏值)。(2)用補償法檢定，具體操作與5.3.2.2(1)相同。5.3.3.5衰減(增益)誤差檢定若被檢應變儀帶有衰減(增益)開關時，則需進行該項檢定。檢定連接線路示意圖如圖2所示。該項檢定也有兩種檢定方法可供選擇。但當需要進行仲裁檢定時，以第一種檢定方法為準。(1)第一種檢定方法操作步驟：a.按5.3.3.1將被檢應變儀初始狀態(tài)調(diào)整好后(此時衰減量程R放在×1位置；或增益置最大),從被檢應變儀輸出讀數(shù)裝置上讀取零位值(或零偏值)A?。b.衰減量程R為×1(或增益置最大)時，將標準模擬應變量校準器的示值es置于被檢應變儀基本量程上限值(如100μe),并讀取被檢應變儀輸出讀數(shù)裝置上的讀數(shù)值8c.改變衰減量程R(或增益量程),首先讀取被檢應變儀輸出讀數(shù)裝置上的零位值(或零偏值)as。然后將標準模擬應變量校準器的示值eg加大相應倍數(shù)，并讀取被檢應變儀輸出讀數(shù)裝置上的讀數(shù)值as。其衰減(增益)誤差δ按式(9)計算：式中：As——衰減量程為×1(或增益置最大)時的讀數(shù)值；A?——衰減量程為×1(或增益置最大)時的零位值(或零偏值);as——改變衰減量程(或增益量程)后的讀數(shù)值；a——改變衰減量程(或增益量程)后的零位值(或零偏值)。(2)第二種檢定方法操作步驟：a.按5.3.3.1將被檢應變儀初始狀態(tài)調(diào)整好后(此時衰減量程R放在×1位置；或增益置最大),從被檢應變儀輸出讀數(shù)裝置上讀取零位值(或零偏值)A?。b.衰減量程R為×1(或增益置最大)時，將標準模擬應變量校準器的示值εg置于被檢應變儀基本量程上限值(如100μe),并讀取被檢應變儀輸出讀數(shù)裝置上的讀數(shù)值c.改變衰減量程R(或增益量程),首先讀取此時被檢應變儀輸出讀數(shù)裝置上的零上的讀數(shù)值εξ。其衰減(增益)誤差δ?按式(10)計算：式中：eg——衰減量程為×1(或增益置最大)時標準模擬應變量校準器的示值(μe);e;—-改變衰減量程(或增益量程)后標準模擬應變量校準器的示值(μe);R——衰減(增益)量程。5.3.3.6頻率響應誤差檢定對于不同供橋電壓的動態(tài)應變儀，其頻率響應誤差的檢定應采用不同的檢定方法。其指標應按儀器使用說明書所規(guī)定的技術指標考核。(1)交流供橋型動態(tài)應變儀頻率響應誤差檢定a.檢定連接線路示意圖如圖3所示。電壓表9數(shù)接近于被檢應變儀基本量程上限值的70%,并讀取該讀數(shù)值A,,然后僅改變應變儀數(shù)裝置上讀取各輸出讀數(shù)值A。其頻率響應誤差按式(11)或式(12)計算：式中：δ—頻率響應誤差(%);a.檢定連接線路示意圖如圖4所示(將標準信號發(fā)生器的輸出接在動態(tài)應變儀電數(shù)字電壓表動態(tài)應變儀電橋接線盒出信號電壓，使數(shù)字電壓表的讀數(shù)接近于被檢應變儀基本量程上限值的70%,并讀取該讀數(shù)值A,然后僅改變標準信號發(fā)生器的頻率f;(信號電壓的幅值應始終保持不變),再從數(shù)字電壓表上讀取各輸出讀數(shù)值A,。其頻率響應誤差按式(11)或式(12)檢定頻率點的選擇：原則上選取被檢應變儀頻率范圍上限值的10%,30%,50%,70%,100%幾個點即可。所示。檢定步驟與直流供橋型動態(tài)應變儀頻率響應誤差檢定步驟相同(參見5.3.3.65.3.3.8穩(wěn)定度檢定動態(tài)應變儀穩(wěn)定度的檢定步驟與靜態(tài)應變儀穩(wěn)定度的檢定步驟相同(參見5.3.2.4),只是動態(tài)應變儀穩(wěn)定度的考核時間規(guī)定為2h,分別在(15,30,60,90,120)min時讀數(shù)。檢定連接線路示意圖如圖2所示。5.3.3.9信噪比測試測試連接線路示意圖如圖5所示。將標準模擬應變量校準器的示值置零，將被檢動態(tài)應變儀增益置最大，調(diào)平衡后用數(shù)字電壓表讀取U?(U,即為輸出噪聲)。被檢動態(tài)應變儀的信噪比N按式(13)計算：式中：Um——被檢動態(tài)應變儀最大輸出電壓值；U?——被檢動態(tài)應變儀輸出噪聲值。電橋數(shù)字BCADooo5.3.4電阻平衡范圍測試測試連接線路示意圖如圖1、圖2所示。首先將標準模擬應變量校準器的示值置于零位，進行零位平衡。然后將標準模擬應變量校準器的示值置5000μe,調(diào)節(jié)被檢應變儀電阻平衡旋鈕，平衡指示器的讀數(shù)應仍能回到零位。5.3.5電容平衡范圍測試若被檢應變儀為交流供橋型應變儀，則需進行該項檢定。測試連接線路示意圖如圖6所示。首先將電容器斷開，將標準模擬應變量校準器的示值置于零位，進行零位平衡。然后并人電容器，調(diào)節(jié)被檢應變儀電容平衡旋鈕，平衡指示器的讀數(shù)仍能回到零位。pFQQ在進行動態(tài)應變儀的示值誤差、非線性誤差、標定值誤差檢定和電阻平衡范圍、電容平衡范圍測試時，其正、負應變方向均應檢定和測試。以被檢應變儀各項指標允許誤差的1/10為單位，分別按數(shù)據(jù)修約規(guī)則進行修約。按本規(guī)程規(guī)定和要求檢定合格的應變儀發(fā)給檢定證書(內(nèi)頁格式見附錄A～附錄D);檢定不合格的發(fā)給檢定結(jié)果通知書(內(nèi)頁格式同檢定證書，指出不合格項目)。應變儀的檢定周期一般不超過1年。附錄A顯示值(μe)顯示值(μe)+ +三、掃描箱各測量點示值檢定++十 四、電阻平衡范圍電容平衡范圍_o五、穩(wěn)定度：零位漂移≤/4h;示值穩(wěn)定性≤/4hs檢定條件：溫度℃;濕度%RH。附錄B×10000μe盤+++十123456789+++四、電阻平衡范圍電容平衡范圍_o五、穩(wěn)定度：零位漂移≤/4h;示值穩(wěn)定性≤/4h。檢定條件：溫度℃;濕度%RH。動態(tài)應變儀檢定證書內(nèi)頁格式1(有衰減開關或增益開關)通道1++%通道1通道2++0三、衰減(增益)誤差誤差(%)通道1四、頻響誤差(包括低通濾波器)誤差(%)通道1七、穩(wěn)定度：零位漂移<士/2h;示值穩(wěn)定性<士/2hc動態(tài)應變儀檢定證書內(nèi)頁格式2(無衰減開關或增益開關)通道1+十%通道1通道2++0三、頻響誤差(包括低通濾波器)誤差(%)通道1通道2。五、電阻平衡范圍;電容平衡范圍檢定條件：溫度℃;濕度%RH。附錄E數(shù)字式靜態(tài)應變儀檢定原始記錄數(shù)據(jù)頁格式顯示值(ne)+ +校準器讀數(shù)(μe)++ + 四、穩(wěn)定度零位漂移(μe)示值穩(wěn)定性(μe)。檢定條件：溫度.℃;濕度%RH。檢定日期年月指針式靜態(tài)應變儀檢定原始記